一种船舶用的智能航行系统及方法与流程

本发明涉及船舶智能航行，特别涉及一种船舶用的智能航行系统及方法。

背景技术：

1、船舶的智能化、远程化、自主化已成为世界范围内船舶工业和航运领域发展的三大主题，将会带来航运模式的创新与变革。现代船舶朝着大型化、高速化方向发展，船舶数量和水域交通密度及危险货物装载量不断增加，船舶事故时有发生，人为进行船舶航行决策正面临着巨大的压力。现有智能航行的规划存在航行路径规划精度不高，对船舶航行过程稳定性的判断不足等问题，最终导致智能航行的准确性不够，无法安心应用于实际的船舶航行中。

技术实现思路

1、本发明提供一种船舶用的智能航行系统及方法，保证得到的目标航行信息的路径精确度的同时，保证目标航行信息的航行稳定性。

2、一种船舶用的智能航行系统，包括：

3、坐标建立模块，用于获取在当前船舶检测范围内的其他船舶和障碍物的状态信息，基于状态信息，建立在检测范围内空间坐标信息；

4、交互模块，用于在检测范围内当前船舶与其他船舶进行信息交互，得到其他船舶的相关航行信息；

5、规划模块，用于基于空间坐标信息和相关航行信息，结合当前船舶的航行经验，规划当前船舶的初始航行信息；

6、调整模块，用于基于初始航行信息中的航行方向和航行速度，对初始航行信息进行稳定性判断，并根据判断结果对初始航行信息进行调整，得到目标航行信息。

7、优选的，坐标建立模块，包括：

8、传感单元，用于利用对应传感器检测在检错范围内的其他船舶和障碍物的传感检测数据，并基于传感检测数据确定其他船舶和障碍物的状态信息；

9、确定单元，用于以当前船舶为空间坐标中心，根据状态信息确定其他船舶和障碍物的位置和距离，基于位置和距离，确定其他船舶和障碍物的空间坐标信息。

10、优选的，交互模块，包括：

11、通信建立单元，用于对传送到当前船舶的通信信号进行安全认证，在通过安全认证后，建立与通信信号的终端的通信连接；

12、信息交互单元，用于获取通信信号的终端的相关航行信息，并将当前船舶的航行信息发送至终端；

13、信息交互单元，还用于当确定当前船舶的航行信息与相关航行信息存在冲突时，与对应终端进行航行调整信息交互，直到与对应终端达成一致。

14、优选的，规划模块，包括：

15、轨迹生成单元，用于基于航行任务，确定当前船舶的起始点和结束点，基于起始点和结束点，自动生成初始航行轨迹，并基于当前船舶的航行经验，确定当前船舶的航行优势和航行劣势，基于航行优势和航行劣势对初始航行轨迹的轨迹段进行标记，得到标记轨迹；

16、修正判断单元，用于从标记轨迹中获取标记为航行劣势的第一轨迹段，并获取第一轨迹段的当前轨迹特征，获取当前轨迹特征相连接的前段轨迹特征和后段轨迹特征，并根据前段轨迹特征和后段轨迹特征判断当前轨迹特征是否可以修正；

17、若是，则基于航行优势的标准航行特征对当前轨迹特征进行修正，得到修正轨迹特征，并基于修正轨迹特征得到第二航行轨迹；

18、否则，不对当前轨迹特征进行修正，将初始航行轨迹作为第二航行轨迹；

19、轨迹判断单元，用于将第二航行轨迹在空间坐标信息中进行显示，得到标准航行轨迹，并根据航行优势为标准航行轨迹分配初始航行速度，且判断相关航行信息是否与标准航行轨迹存在交叉或重合；

20、若是，从相关航行信息确定标准航行轨迹存在交叉或重合的时间节点或时间段；

21、否则，不进行的时间节点或时间段的确定，将标准航行轨迹和初始航行速度作为当前船舶的初始航行信息；

22、冲突判断单元，用于判断在初始航行速度下在时间节点或时间段是否与相关航行信息存在冲突；

23、若是，基于冲突时间和冲突路径，对初始航行速度或标准航行轨迹进行调整，得到目标航行轨迹和目标航行速度，并将目标航行轨迹和目标航行速度作为当前船舶的初始航行信息；

24、否则，标准航行轨迹和初始航行速度作为当前船舶的初始航行信息。

25、优选的，规划模块，还包括：

26、历史轨迹分析单元，用于获取当前船舶的历史船舶运行情况和当前航行控制员，从历史船舶运行情况获取运行参数大于预设优秀阈值所对应的第一历史轨迹段，从历史船舶运行情况获取运行参数小于预设合格阈值所对应的第二历史轨迹段，从当前航行控制员的历史船舶控制中获取满足优秀控制操作对应的第三历史轨迹段，从当前航行控制员的历史船舶控制中获取不满足合格控制操作对应的第四历史轨迹段；

27、优势确定单元，用于选取第一历史轨迹段和第二历史轨迹段重合的轨迹段作为优势轨迹段，基于在优势轨迹段的航行特征，确定当前船舶的航行优势；

28、劣势确定单元，用于选取第三历史轨迹段和第四历史轨迹段全部的轨迹段作为劣势轨迹段，基于在劣势轨迹段的航行特征，确定当前船舶的航行劣势。

29、优选的，修正判断单元，包括：

30、特征判断单元，用于判断前段轨迹特征和后段轨迹特征的衔接时间，判断衔接时间是否大于预设衔接时间；

31、若是，判断前段轨迹特征和后段轨迹特征之间的轨迹差异是否大于预设差异，若是，确定当前轨迹特征可以修正，否则，确定当前轨迹特征不可以修正；

32、否则，确定当前轨迹特征不可以修正。

33、优选的，冲突判断单元，包括：

34、调整单元，用于判断冲突时间是否小于预设冲突时间；

35、若是，对在冲突时间预设时间前的时间段的标准航行轨迹的初始航行速度进行降速调整，得到目标航行速度；

36、否则，基于冲突路径，对标准航行轨迹进行调整，得到目标航行轨迹。

37、优选的，调整模块，包括：

38、参数确定单元，用于建立初始航行信息中的航行方向和航行速度的航行状态对应关系，并从当前船舶的操作控制参数中获取与航行状态对应的目标操作控制参数，且获取在目标操作控制参数下的当前船舶的船身稳定参数；

39、体系建立单元，用于基于航行状态对应关系建立评价体系的第一层，基于目标操作控制参数建立评价体系的第二层，基于船身稳定参数建立评价体系的第三层，并为第一层设置第一层权重，为第二层设置第二层权重；

40、关系确定单元，用于基于第一层权重确定评价体系中第一层和第二层的第一模糊关系，基于第二层权重确定评价体系中第二层和第三层的第二模糊关系；

41、评价单元，用于将初始航行信息中的实时航行方向和实时航行速度输入评价体系的第一层中，将当前船舶的实时操作控制参数输入评价体系的第二层中，将当前船舶的实时船身稳定参数输入评价体系的第三层中，利用第一模糊关系对实时操作控制参数进行第一评价，得到第一评价系数，结合第一评价系数，利用第二模糊关系对实时船身稳定参数进行第二评价，得到第二评价系数；

42、判断单元，用于判断第二评价系数是否大于预设评价系数；

43、若是，表明当前船舶的实时船身稳定参数满足标准船身稳定参数，即初始航行信息满足稳定性要求；

44、否则，表明当前船舶的实时船身稳定参数不满足标准船身稳定参数，即初始航行信息不满足稳定性要求；

45、调整单元，用于当确定初始航行信息不满足稳定性要求时，确定实时船身稳定参数和标准船身稳定参数的参数偏差，利用第二模糊关系和第一模糊关系，对实时操作控制参数进行调整，实现对初始航行信息中的实时航行方向和实时航行速度的调整，根据调整结果，得到目标航行信息。

46、优选的，关系确定单元，包括：

47、第一确定单元，用于利用航行方向和航行速度的航行状态对应关系，结合第一层权重对目标操作控制参数进行模糊控制，得到第一模糊关系；

48、第二确定单元，用于用目标操作控制参数，结合第二层权重对船身稳定参数进行模糊控制，得到第二模糊关系。

49、一种船舶用的智能航行方法，包括：

50、s1：获取在当前船舶检测范围内的其他船舶和障碍物的状态信息，基于状态信息，建立在检测范围内空间坐标信息；

51、s2：在检测范围内当前船舶与其他船舶进行信息交互，得到其他船舶的相关航行信息；

52、s3：基于空间坐标信息和相关航行信息，结合当前船舶的航行经验，规划当前船舶的初始航行信息；

53、s4：基于初始航行信息中的航行方向和航行速度，对初始航行信息进行稳定性判断，并根据判断结果对初始航行信息进行调整，得到目标航行信息。

54、与现有技术相比，本发明取得了一下有益效果：

55、1.通过获取在当前船舶检测范围内的其他船舶和障碍物的状态信息，基于状态信息，建立在检测范围内空间坐标信息，为当前船舶与其他船舶和障碍物之间的相对位置和距离进行准确的表示，为当前船舶的航行设计提供位置和距离基础，其次在检测范围内当前船舶与其他船舶进行信息交互，得到其他船舶的相关航行信息，实现船舶间的信息交互，可以避免在航行设计时发生船舶间的碰撞，然后基于空间坐标信息和相关航行信息，结合当前船舶的航行经验，规划当前船舶的初始航行信息，保证确定的初始航行的规划精确度，最后，基于初始航行信息中的航行方向和航行速度，对始航行信息进行稳定性判断，并根据判断结果对初始航行信息进行调整，得到目标航行信息，保证得到的目标航行信息的路径精确度的同时，保证目标航行信息的航行稳定性。

56、2.基于航行任务，确定当前船舶的起始点和结束点，基于起始点和结束点，自动生成初始航行轨迹，实现智能生成初始航行轨迹，其次根据当前船舶的航行优势和航行劣势来对初始航行轨迹进修正，使修正得到的第二航行轨迹更加符合当前船舶的航行经验和特征，提高针对前船舶本身的航行轨迹精确度，然后将第二航行轨迹在空间坐标信息中进行显示，得到标准航行轨迹，明确了航行轨迹的距离和位置，根据航行优势为标准航行轨迹分配初始航行速度，且判断相关航行信息是否与标准航行轨迹存在交叉或重合，如果存在交叉或重合，进行时间和位置的冲突判断，根据判断结果对标准航行轨迹和速度的调整，保证得到的当前船舶的初始航行信息的航行路径和航行速度的准确性，避免发生碰撞，更加满足当前船舶的特征。

57、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

58、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。